1.Параметри тиску крові. 2

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 7

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Методи та апаратура для вимірювання артеріального тиску

Зміст.

1.Параметри тиску крові. 2

2.Прямі інвазивні методи вимірювання тиску крові 3

3.Клінічне використання прямих методів вимірювання тиску крові 7

4.Непрямі методи вимірювання тиску крові 9

5.Апаратура контролю параметрів тиску крові 18

6.Клінічне значення параметрів тиску крові, серцевого викиду і їхніх похідних. 25

7. Література 27

1.Параметри тиску крові.

Важливим компонентом, що визначає стан серцево-судинної системи і організму в цілому, є контроль кров'яного тиску.

Рух крові по судинах являє собою складний процес, що залежить від роботи серця, еластичності судинних тканин, тонусу гладкої мускулатури, кількості і в'язкості крові, опору потоку крові в капілярному руслі.

Тиск крові в судинах являє собою гідродинамічний тиск, що виникає в результаті роботи серця, що нагнітає кров у судинне русло.

Артеріальний тиск крові (АТ) є найважливішим показником, широко використовуваним у клінічній діагностиці. Зміна артеріального тиску за один серцевий цикл складається з постійної складової тиску і пульсового коливання. Найбільший розмах пульсові коливання тиску досягають у великих артеріях, у міру звуження судин пульсації падають, стаючи нерозрізненими в артеріолах.

У клінічній практиці найбільш часто використовуються наступні параметри, що характеризують АТ крові : мінімальний (діастолічний), середній (динамічний) і максимальний (систолічний) тиск ( Рис. 11) / 37 /.

Діастолічний тиск являє собою величину мінімального тиску крові, що досягається до кінця діастолічного періоду серцевого циклу. Мінімальний тиск залежить від ступеня прохідності чи величини відтоку крові через систему прекапилярів, ЧСС, пружно в’язких властивостей артеріальних судин.

Систолічний тиск дорівнює максимальному тиску, що досягається в момент, що відповідає викиду крові із серця в аорту. Максимальний тиск характеризує запас енергії, який має маса крові, що рухається, на даній ділянці судини. Максимальний тиск складається з бічного систолічного тиску (складова, діюча на бічну стінку артерії в період систоли) і ударного тиску (гемодинамічний удар).

Рис. 11 - Тиск крові в аорті

Середній динамічний тиск визначається інтегруванням поточного значення АТ за час серцевого циклу. Орієнтовно величину середнього тиску можна визначити за формулою Вецлера і Богера/ 38/

Рм = 0,42 Рs + 0,58 Рd

чи по формулою Хикема

Pm = Pd + (Ps - Pd) / 3 ,

де Рs - систолічний (максимальний) тиск,

Рd- діастолічний (мінімальний) тиск.

Вимірювання параметрів тиску крові для моніторингу показників серцево-судинної системи може здійснюється прямим чи непрямим способами.

Прямий, інвазивний спосіб визначення тиску крові заснований на катетеризації судини датчиком тиску, що має електричний вихід. Датчик тиску попередньо калібрується в одиницях вимірювання тиску крові. Вихідний сигнал датчика надходить на пристрій обробки, де визначаються параметри тиску, що потім передаються на пристрої відображення , запису і збереження даних монітора.

Непряме визначення тиску крові зв'язано з використанням неінвазивних методик реєстрації параметрів фізіологічних процесів, зв'язаних із внутрісудинним тиском крові. Широке поширення одержали оклюзійні методи, засновані на вимірюванні тиску повітря в манжетці, що охоплює ділянки тканин, які містять кровоносну судину. Тиск у манжетці врівноважує (компенсує) тиск крові в судині під манжеткою.

Використовуються також методи, засновані на ультразвуковому вимірюванні руху судинної стінки, допплеровському вимірюванні швидкості кровотоку.

Однак результати вимірювань, отримані з використанням різних непрямих методів можуть значно відрізнятися. Це зв'язано з методичними похибками непрямих вимірюваннь, а також з недостатньо чітким визначенням параметрів тиску крові, вимірювання яких часто зв'язано з конкретною методикою реєстрації біологічних сигналів. Результати прямих інвазивних вимірювань можуть вважатися найбільш достовірними даними для порівняння різних непрямих методів визначення параметрів тиску крові.

У той же час цінність методів вимірювань, застосовуваних для цілей клінічного моніторингу, визначається, у першу чергу, стійкістю і відтворюваністю показань, тому що особливості методики можна врахувати, порівнюючи усю фізіологічну інформацію про пацієнта.

2.Прямі інвазивні методи вимірювання тиску крові

Внутрішньо судинне вимірювання параметрів тиску крові з відображенням кривої тиску на графічному дисплеї і цифрових даних на табло монітора є найбільш зручним, точним і достовірним способом безупинного моніторингу показників сердечно-судинної системи.

Цифрова обробка сигналу внутрішньо судинного датчика тиску в моніторах дозволяє визначити необхідні параметри тиску крові, наприклад, при спостереженні за АТ – значення систолічного, діастолічного, середнього тиску, а також розрахувати похідні гемодинамічні показники, що характеризують стан серцево-судинної системи.

Для крізьшкірної катетеризації при моніторингу АТ найбільше часто використовується променева артерія, в основному через доступність, можливостей забезпечення колатеріального кровотоку в кінцівці, великого накопиченого експериментального матеріалу і достатньої безпеки. Використання артеріального катетера дозволяє додатково до моніторингу АТ вести повторюваний добір проб крові для біохімічного аналізу.

Датчик тиску, використовуваний для внутрісудинних вимірювань у моніторних системах, містить чутливий елемент, на який впливає тиск крові. Датчик включає катетер, який фіксується у досліджуваній судині. Чутливий елемент, що перетворює величину тиску в електричний сигнал, може конструктивно розміщатися поза катетером. У цьому випадку катетер заповнюється рідиною, що передає тиск на чутливий елемент. У сучасних конструкціях датчиків тиску чутливий елемент розташовується на кінчику катетера і відділений від крові тонкою мембраною.

Як чутливий елемент у датчиках тиску крові використовуються різні типи первинних перетворювачів тиску (тензометричні, ємнісні, п'єзоелектричні, напівпровідникові), що трансформують величину тиску за рахунок пружної деформації чутливого елемента в зміну його електричних характеристик (опору, ємності, напруги й ін.). Найбільше поширення в мониторной апаратурі одержали тензометричні датчики, що мають високі метрологічні характеристики.

Надійністю і малими розмірами відрізняються волоконно-оптичні датчики тиску. Вони містять два світловоди, розташовані усередині катетера. Один світловод служить для подачі випромінювання від джерела світла на чутливий елемент, другий з'єднаний з фотоприймачем, підключеним до вимірювальної схеми. Чутлива до тиску мембрана встановлюється на кінчику катетера. Зі зміною тиску крові світловий потік, що попадає в прийомний світловод, виявляється промодульованим по амплітуді, що і реєструється за допомогою фотоприймача. Волоконно-оптичний датчик вдається зробити діаметром 0,5мм при довжині гнучкої частини катетера до 0,6 м / 39 /.

Вимірювальна схема, до якої підключений чутливий елемент датчика, перетворить зміни його електричних характеристик у сигнал, що надходить у пристрій обробки монітора.

Точність виміру тиску при використанні катетерних датчиків визначається низкою фізичних факторів. При оцінці динамічних похибок вимірювань чутливий елемент датчика, що сприймає коливання тиску, можна розглядати як гармонійний осцилятор під дією зовнішніх сил. Електричний сигнал на виході датчика тиску буде пропорційний величині пружної деформації (зсуву) чутливого елемента, отже, у першому наближенні він буде описуватися рішенням звичайного диференціального рівняння другого порядку (при допущенні, що сила тертя пропорційна швидкості переміщення, сила пружності - переміщенню).

Дане рішення, у залежності від значень параметрів системи: частоти власних коливань f_о і коефіцієнта демпфірування x, має аперіодичний чи згасаючий коливальний характер. Відповідно, частотна характеристика системи поблизу частоти f_о буде мати підйом або спад у залежності від величин коефіцієнта x . Це означає, що якщо в сигналі пульсації тиску присутні частотні компоненти, близькі значенню f_о, то вони будуть спотворюватися, тобто будуть виникати динамічні похибки вимірювань.

Мінімізація динамічних похибок при визначенні параметрів АТ дуже важлива, тому що систолічне значення АТ оцінюють по величині зареєстрованого піку пульсації тиску в судині, обумовленого високочастотними компонентами пульсації тиску. Частотний спектр пульсації тиску визначається величинами ЧСС і швидкості наростання піка тиску. Якщо допустити, що пульсація тиску має трикутну форму з часу наростання не менш 10% від тривалості періоду коливань, то при максимальному значенні ЧСС рівному 180 уд/хв ширина спектра пульсацій тиску не перевищує 15 Гц.

Для мінімізації динамічних похибок вимірювань власна частота датчика повинна в 2...3 рази перевищувати максимальну частоту спектра пульсацій тиску.

Для катетерного рідино-заповненого датчика тиску крові з твердою нееластичною трубкою параметри f₀, x, без урахування механічних характеристик чутливого елемента, що вважається в даному випадку безінерційним, залежать від діаметра і довжини катетера, щільності і в'язкості рідини [40].

Зі збільшенням довжини трубки катетера резонансна частота f₀ падає, що може привести до її потрапляння у частотний діапазон сигналу і до збільшення динамічних похибок.

Так, для довжини катетера l = 150 мм f_о = 45 Гц , l = 1800 мм f_о = 7 Гц.

Потрапляння в катетер пухирців повітря приводить до збільшення еластичності системи і збільшенню x, що також веде до спотворення реєстрованих пульсацій тиску. Крім того, наявність пухирців повітря небезпечне їхнім проникненням в артеріальне русло і розвитком емболії.

Зниження динамічної похибки через близькість частот спектра пульсації і частоти власних коливань датчика може бути досягнуте введенням коригувальних ланок у підсилювач сигналів датчика, що вирівнюють частотну характеристику системи в області можливих спотворень.

Катетерні датчики тиску з чутливим елементом, розташованим на кінчику катетера, мають високу резонансну частоту і вільні від зазначених недоліків.

Тензометричні датчики фірми Millar Instr. [41] мають зовнішній діаметр катетера від 0.67 до 2.33 мм, довжину від 0.75 до 1.4 м, що дозволяє їх використовувати для дослідження малих судин і в педіатрії.

Технічні параметри датчиків:

чутливість 5 мкв / мм рт.ст.

опір 1 кОм

діапазон тиску -50 ...+300 мм рт.ст.

резонансна частота 10 кгц.

Катетер датчика має просвіт на робочому кінці для добору проб крові і введення рідин.

Системи катетеризації судин, які використовують для вимірювання АТ, включають розгалуження з клапаном добору крові й очищення системи, а також для повільного тривалого (1...3 мл/год) уведення розчину гепарину, що знижує ризик утворення тромбів.

Показання рідинно-заповнених датчиків залежать від положення чутливого елемента датчика щодо тіла пацієнта. Для виключення помилок вимірювання чутливий елемент повинен знаходитися на рівні правого передсердя, у противному випадку необхідно ввести поправку на вагу стовпчика рідини висотою, рівною різниці рівнів положення датчика і серця. Особливо це важливо враховувати при вимірі низьких значень тиску, наприклад, центрального венозного тиску.

При вимірі АТ необхідно враховувати похибки фізіологічної природи. Пульсації тиску, які реєструються в периферійних артеріях, визначаються тонусом гладкої мускулатури, тому, наприклад, у променевій артерії систолічний тиск виявляється звичайно більшим, а діастолічний меншим, ніж ці значення в центральній аорті. При зміні судинного опору це співвідношення може змінюватися.

Завдяки розвитку техніки внутрісудинної катетеризації, прямий метод вимірювання тиску крові використовується для визначення різних параметрів тиску в серцево-судинній системі. Однак інвазивність методики, ризик розвитку судинних ускладнень обмежують область застосування прямого методу вимірювань. Найчастіше катетерні вимірювання використовуються в інтраопераційному моніторингу й у кардіореанімації. У таблиці 3 приведені значення фізіологічної норми параметрів тиску, використовуваних у клінічному моніторингу [42].

3.Клінічне використання прямих методів вимірювання тиску крові

Моніторинг показників тиску крові дає можливість оцінити різні функціональні характеристики серцево-судинної системи при проведенні лікування.

Моніторинг центрального венозного тиску (ЦВТ) необхідний при призначенні вазоактивних препаратів і дії факторів, що викликають зміну тонусу периферичних вен, а також при контролі інфузійної терапії при важкій гіповолемії. Вимірювання ЦВТ зв'язані з інвазивною процедурою центральної венозної катетеризації.

Таблиця 3 - Значення фізіологічної норми параметрів тиску крові

Моніторинг ЦВТ використовується для визначення функції правого серця, а також оцінки обсягу циркулюючої крові. Це зв'язано з тим, що ЦВТ відбиває ступінь наповнення правого шлуночка і передсердя. Разом з тим великі вени (торакальні, абдомінальні, проксимальні кінцівок) утворять резервуар для значного обсягу крові, тому ЦВТ сильно залежить від об'ємного стану судин і їхнього тонусу.

Криву ЦВТ відображають на графічному дисплеї монітора, тому що її форма дозволяє оцінити роботу передсердя і тристулкового клапана. При записі ЦВТ з усередненням даних за кілька ударів серця може бути зареєстрована дихальна хвиля, що відбиває параметри спонтанного чи штучного дихання.

Реакція параметрів ЦВТ на порцію рідини подає інформацію про повний обсяг рідини, венозної еластичності, функції й ефективності правого серця. Моніторинг ЦВТ використовується в ситуаціях, супроводжуваних великою крововтратою, а також у серцево-судинній хірургії.

Моніторинг тиску в легеневій артерії (ТЛА) показаний при дисфункціях лівого шлуночка, хірургії аорти, важких легеневих захворюваннях. ТЛА виявляється пропорційним тиску в лівому передсерді і лівому шлуночку наприкінці діастоли. Діаграма рис.12 пояснює зв'язок параметрів тиску серцевого наповнення і тиску в лівому серці.

Моніторинг показників тиску дає можливість оцінити різні функціональні характеристики серця при проведенні анестезії.

У нормі вимір ЦВТ достатньо точно відбиває тиск наповнення як правого, так і лівого передсердь. Однак у ряді клінічних ситуацій (лівошлуночкова недостатність, інтеретиціальний набряк легень, хронічні легеневі захворювання, поразки клапанів серця) існує помітне розходження між тиском у лівому передсерді і ЦВТ (тиском у правому передсерді). Якщо подібним хворим мають бути великі оперативні втручання, то їм необхідний моніторинг легеневого кровообігу і тиску в лівій половині серця. Ця можливість досягається шляхом катетеризації через периферичну чи центральну вену легеневої артерії.

Катетеризація легеневої артерії за допомогою катетера Swan-Ganz дозволяє без катетеризації порожнин лівого передсердя і шлуночка виміряти легеневий капілярний тиск.

Зонд Swan-Ganz являє собою чотирипросвітний катетер, один із яких забезпечений латексним балончиком, при роздуванні якого він захоплюється струмом крові в легеневу артерію до заклинювання в одному з її відгалужень. Вимірювання тиску дистальніше цього балончика дає дані про тиск заклинювання легеневих капілярів (ТЗЛК). Якщо легеневі судини не уражені склерозом, то по ТЗЛК у достатньому ступені об'єктивно можна судити про тиск у левом шлуночку наприкінці діастоли.

Рис. 13 - Форма кривих тиску при різному положенні катетера.

Доцільність вимірювання кінцево-діастолічного тиску лівого шлуночка чи лівого передсердя (ці показники рівні в діастолу при нормальному відкритті митрального клапана) полягає в тому, що воно характеризує переднагрузку лівої половини серця.

Найбільшу цінність вимір ТЗЛК отримує при рішенні питання про природу набряку легень, а значить і про вибір шляху інтенсивної терапії. Якщо набряк легень викликаний збільшенням гідростатичного тиску, то це виявляється в різкому збільшенні ТЗЛК. Якщо набряк легень зв'язаний з підвищенням проникності легеневих капілярів (некардіогенний набряк), то показники ТЗЛК залишаються нормальними (10-15 мм рт.ст.)

При правильному розташуванні балончика катетера Swan-Ganz у відгалуженнях легеневої артерії отвору трьох інших катетерів розташовуються відповідно в стовбурі легеневої артерії, у правом шлуночку й у правому передсерді. Підтвердженням цього служить характерна форма криві тиски для кожного катетера (Рис.13), по яких визначають топографію його розташування. Можливість виміру кінцево-діастолічного тиску лівого шлуночка чи лівого передсердя (ці показники рівні в діастолу при нормальному відкритті мітрального клапана) полягає в тім, що воно характеризує переднавантаження лівої половини серця.

Звичайно, катетер Swan-Ganz, встановлюваний у легеневій артерії, дозволяє визначати серцевий викид методом термодилюції.

4.Непрямі методи вимірювання тиску крові

Неінвазивний моніторинг параметрів АТ може бути реалізований шляхом використання непрямих методів вимірювання параметрів тиску крові за допомогою оклюзивної манжетки. Найбільше поширення в клінічній практиці одержало вимір АТ в плечовій артерії, при якому оклюзивна манжетка охоплює відповідну ділянку правої чи лівої руки пацієнта. Збільшення тиску повітря в манжетці (компресія) приводить до зміни артеріального кровотоку під манжеткою, а також у дистальній ділянці кінцівки. Якщо тиск повітря в манжетці перевищить значення діастолічн тиску крові, артеріальний кровоток у руці дистальніше манжетки змінює свої параметри. Оцінка цих змін і зіставлення їх з тиском повітря в манжетці дозволяє визначити параметри АТ за результатами виміру тиску повітря в манжетці.

Розходження використовуваних на практиці окклюзийних методів визначення АТ полягає в способах оцінки відповідності обмірюваних значень тиску повітря в манжетці і параметрів тиску в артерії при різних режимах компресії (декомпресії) повітря.

Аускультативний метод виміру АТ або метод Н.С. Короткова заснований на аналізі характерних звуків, так званих тонів Н.С. Короткова (далі тонів), які реєструються у найпростішому випадку за допомогою фонендоскопа, у дистальному відрізку артерії, безпосередньо біля нижнього краю оклюзійної манжетки при визначеній величині тиску повітря в манжетці.

По методу Н.С. Короткова, спочатку при вимірі АТ тиск у манжетці, що охоплює судина, збільшують до повного припинення кровотоку (артеріального пульсу) у дистальній частині руки. Потім включають плавну декомпресію (підбурення повітря з манжетки). У момент відкриття артерії кровотоку, починають прослухуватися перші тони. У цей момент тиск крові на вершині артеріальної пульсації стає ледве більше тиску повітря в манжетці й артерія на короткий час “відкривається”, породжуючи звукові коливання. Тиск у манжетці, що відповідає появі перших тонів, приймається в методі Н.С. Короткова за значення систолічного АТ. Походження регистрируемых тонів може пояснити турбулентним рухом крові по стиснутій судині, а також хитливим поводженням стінок після “відкриття” стиснутої артерії, що приводить до звукових коливань характерного спектрального складу.

При подальшій плавній декомпресії ( близько 3 мм рт. ст. на один удар пульсу) характер звукових тонів змінюється, вони стають глуше (їхній частотний спектр зрушується убік більш низьких частот) і потім вони зникають. Вважається, що момент чи приглушення зникнення тонів відповідає рівності тиску повітря в манжетці мінімальному динамічному тиску крові, тобто діастолічн величині АТ. Критерій приглушення тонів для відліку діастолічн значення АТ визнається більшістю авторів / 40 /.

У ряді випадків, при патології судинної стінки зникнення тонів відбувається при дуже малих значеннях тиску в манжетці. У випадку кардиогенного чи шоку застосування препаратів з вазопрессорным ефектом відбувається затримка в появі тонів, що приводить до заниження АТ за результатами аускультативных вимірювань. Навпроти, низька еластичність судинних тканин, розташованих під манжеткою, наприклад, при септичному шоку, може привести до завищення результатів визначення АТ.

Слід зазначити, що спектр тонів розташований у більш високочастотній області, чим звукові коливання, регистрируемые при аналізі артеріальних пульсацій тиску. Тому виділення тонів можна здійснити автоматично шляхом частотної фільтрації сигналів мікрофонного датчика, розташованого під манжеткою.

Метод Н.С. Короткова одержав широке поширення в клінічній практиці і використовується при побудові моніторів АТ. Вважається, що цей метод дає погрішність не більш 2-3 мм рт.ст. / 38 /. Вимір тиску в манжетці здійснюється за допомогою тензометричного чи ємнісного датчика тиску. Для виявлення тонів Н.С. Короткова використовуються мініатюрні пєзомікрофони, що працюють у смузі частот 10...80 Гц / 43 /. Спільний запис сигналів двох датчиків, що реєструють тиск повітря в манжетці і тони, показана на рис.14.

Для зниження похибок вимірювань, обумовлених близькістю спектрів тонів і звуків артеріальних пульсацій, що попадають у мікрофон, а також для ослаблення артефактів руху в моніторах АТ використовується диференціальний метод виділення тонів. У нижній частині оклюзійної манжетки встановлюється мікрофон, що складається з двох чутливих елементів А и Б (Рис.15).

При зниженні тиску в манжетці до систолічного значення реєструються пульсації тиску і тони. Акустичні характеристики манжетки такі, що вона погано передає високочастотні тони, тому сигнали, які реєструються мікрофоном по каналах А и Б, будуть розрізнятися. По каналу А реєструється весь спектр коливань, у який входять пульсації тиску, тони, артефакти руху. По каналі Б реєструються сигнали в діапазоні 0,5...5 Гц, у який попадають тільки пульсації тиску й артефакти руху.

Таким чином, при вирахуванні сигналів каналів А и Б можна одержати точне виділення тонів (рис.16), що істотно знижує похибки вимірювання АТ.

Пальпаторний метод виміру параметрів АТ є одним із самих старих методів оцінки параметрів гемодинаміки, застосовуваних анестезіологами дотепер. Метод заснований на використанні оклюзійної манжетки, що накладається на плече, створенні в ній тиску повітря, що стискає артерію, і визначенні значення тиску в характерні моменти зміни пульсу, контрольованого на дистальній ділянці артерії (у найпростішому випадку шляхом пальпації) при плавній компресії (декомпресії) повітря в манжетці.

Виявлення пульсацій тиску крові на дистальній ділянці артерії може вироблятися сфігмографічними чи плетизмографічними методами. Ці методи засновані на реєстрації руху артеріальної стінки або зміни обсягу тканин (наприклад, пальця руки або ноги) при пульсації тиску крові. Найчастіше використовуються три способи виміру артеріальної пульсації:

реографічний, заснований на вимірі змін електричного опору змінному струму ділянки тканин, що містить артеріальну судину; механічний, реалізований за допомогою мікрофона або датчика тиску, що накладається на пульсуючу ділянку шкіри, наприклад, у ліктьовій ямці;

оптичний (фотоплетизмографічний), реалізований за допомогою фотометрування змін оптичної щільності тканин з артеріальною кров'ю, наприклад, при просвічуванні ногтьової фаланги пальця руки.

Рис.15 - Диференціальний датчик тонів Короткова.

Рис.16 - Виділення тонів при вирахуванні сигналів диференціального датчика

Значення тиску повітря в манжетці, при якому з'являється пульс, приймається за систолічний АТ (Рис.17). Визначення мінімального тиску даним способом сполучено зі значними похибками. За критерій рівності тиску повітря в манжетці мінімальному тиску може бути прийняте зменшення амплітуди пульсацій при декомпресії повітря / 38 /. Однак цей критерій не є досить точним і однозначний для автоматичного визначення параметрів АТ. Тільки при реографічному записі і ручній розшифровці даних можуть бути отримані задовільні результати / 44 /.

А – тиск повітря в манжетці

Б – пульсові коливання променевої артерії

Рис. 17 - Вимір АТ пальпаторним методом

Осцилометричний метод виміру параметрів АТ зв'язаний з аналізом пульсацій тиску (осциляцій), що виникають в оклюзійній манжетці, що стискає артерію, у режимі компресії (декомпресії) повітря. Для реєстрації осциляцій у повітряну магістраль манжетки вводять датчик тиску з необхідними динамічними характеристиками (аналогічно датчику прямих інвазивних вимірювань).

Визначення параметрів АТ здійснюється за результатами виміру тиску повітря в манжетці, що відповідають характерним змінам осциляцій повітря при плавній компресії (декомпресії). Визначені зміни осциляцій відбуваються при рівності тиску повітря в манжетці значенням параметрів АТ крові. Для виявлення змін осциляцій, що відповідають значенням систолічного, середнього, діастолічного тиску крові аналізують амплітуду і форму осциляцій. Існують різні методики аналізу, які використовують при побудові автоматичних моніторів тиску.

Аналізуючи амплітуди осциляцій під час компресії (декомпресії), можна виділити області характерних змін амплітуд, при яких тиск у манжетці відповідає шуканим параметрам АТ. Так, середній динамічний тиск визначається як

мінімальний тиск у манжетці, що відповідає максимальній амплітуді осциляцій (Рис.18).

Систолічне значення тиску можна визначити за критерієм припинення пульсацій дистального відрізка артерії кінцівки пальпаторним методом або по зникненню осциляцій у дистальній камері манжетки в режимі компресії. В останньому випадку манжетка виконується двокамерною, дистальна її частина звукоізолюється від проксимальної. Це зв'язано з тим, що при відсутності артеріальної пульсації в дистальній частині кінцівки осциляції в проксимальній частині манжетки зберігаються через удари пульсової хвилі тиску об проксимальну частину манжетки. Тому осциляції, які реєструються датчиком тиску повітря в манжетці, не падають до нуля, а лише зменшуються (Рис.18). Різке зменшення амплітуди осциляцій може бути прийняте за критерій визначення систолічного тиску / 38 /. При зниженні тиску в манжетці нижче мінімального (діастолічного) також можна зафіксувати зниження амплітуди осциляцій, що дозволяє фіксувати величину діастолічного тиску.

Однак багато дослідників відзначають, що зміна амплітуди осциляцій може мати монотонний характер в області систолічного і діастолічного значень АТ, що вносить значні помилки у виміри. Досить просто (після фільтрації артефактів і дихальних хвиль) визначається максимальна амплітуда осциляцій, що відповідає середньому динамічному тиску.

Вимір цієї величини дозволяє реалізувати відносно простий алгоритм аналізу осциляцій для визначення параметрів АТ, заснований на оцінці відносної амплітуди осциляцій у порівнянні зі значенням максимуму. Зниження амплітуди до рівня 0,4 максимуми при компресії використовується для відліку систолічного тиску, а зменшення до рівня 0,6 при декомпресії - діастолічного тиску. Однак, коефіцієнти зменшення залежать від значення ЧСС і мають потребу в корекції при тахікардії і брадикардії / 45 /.

Значення амплітуд осциляцій, що відповідають параметрам АТ, можна обчислити по регресійній моделі, що зв'язує шукані значення й амплітуду фонових осциляцій, які реєструються у манжетці при значеннях тиску повітря в манжетці, що перевищує систолічн на 20...40 мм рт.ст.. Регресійна модель являє собою статечний поліном, коефіцієнти якого розраховуються шляхом обробки великого масиву вимірювань АТ / 46 /. Аналіз першої похідної осциляцій - тахоосциляцій, зроблений Н.Н. Савицьким / 38 /, дозволяє досить точно визначити діастолічний АТ. Тахоосцилограма має позитивну частину, що відноситься до систолічної частини осциляцій, і негативну, що характеризує швидкість спорожнювання стисненої артерії (Рис.19). Негативна частина тахоосциляцій змінює свої параметри в тісній залежності від величини тиску, що робиться манжеткою на артерію / 47 /. За точку відліку діастолічного тиску приймається початок росту негативної частини тахоосцилограми при плавній компресії повітря в манжетці. При подальшій компресії повітря спостерігається збільшення амплітуди і досягнення максимуму. По Н.Н.Савицькому / 38 /, це критерій рівноваги величини тиску в манжетці і значення бічного систолічного тиску крові.

Величина систолічного тиску може бути визначена по початковій ділянці росту тахоосциляцій при плавній декомпресії повітря в манжетці.

Для визначення параметрів АТ може бути використаний аналіз другої похідної осциляцій. У цьому випадку значення систолічного АТ приймається рівним величині тиску в манжетці, що відповідає максимуму огинаючій осциляцій “негативної” ділянки кривої (Рис.20). Значення діастолічного АТ дорівнює тиску в манжетці, що відповідає максимальної швидкості убування “позитивної” ділянки .

Розглянуті методи визначення параметрів АТ реалізуються в умовах режиму плавної декомпресії (компресії) повітря в оклюзивній манжетці. Вибір швидкості і лінійність декомпресії впливають на точність вимірюваних параметрів. Швидкість декомпресії для мінімізації похибки підтримують на рівні 2 мм рт. ст. на один межпульсовой інтервал.

Рис. 19 - Тахоосцилограма плечової артерії

Для підтримки лінійності декомпресії використовуються спеціальні клапани - лінеаризатори повітряного потоку / 49/ чи схеми автоматичної підтримки швидкості декомпресії з електромеханічним зворотним зв'язком. У найпростішому варіанті використовується набір клапанів з різним повітряним опором, що підключаються автоматично до повітряної магістралі декомпресії в залежності від тиску в манжетці .

Вимір параметрів АТ в розглянутих методах здійснюється циклічно. Частота циклів вимірювань обмежена умовою підтримки нормального кровотоку в дистальній частині кінцівки, тому що частий стиск артерії і порушення кровотоку при компресії повітря в манжетці, а також венозний застій у кінцівці можуть привести до несприятливих наслідків. Крім того, маються спостереження про коливання АТ при дуже частих процедурах подібних вимірювань.

Моніторинг у критичних станах вимагає безупинного спостереження за параметрами АТ, тому що важливі зміни тиску можуть відбуватися досить швидко. Безупинний неінвазивний моніторинг може бути реалізований по методу спостереження за пульсовими коливаннями артерії, розробленому J.Penaz / 50/ і даючому мінімальний стиск судинної стінки артерії.

Метод включає визначення пульсації артерії під манжеткою за допомогою фотоплетизмографічного датчика, розташовуваного в манжетці. Для вимірювань вибирається артерія першого пальця кисті руки. Тиск повітря в манжетці регулюється за принципом негативного зворотного зв'язку; при збільшенні Рисунок 20 - Визначення показників АТ по другої похідної тахоосцилограми.

просвіту артерії тиску повітря - зменшується, при зменшенні - збільшується, тобто тиск повітря в манжетці відслідковує артеріальну пульсацію в пальці, не викликаючи сильного стиску артеріальної стінки.

Зареєстрована датчиком пульсація тиску використовується для осцилометричної обробки з метою обчислення параметрів АТ. Крива пульсації тиску виводиться на дисплей для спостереження за артеріальним кровотоком. Періодичні калібрування, що уточнюють параметри АТ, проводяться також по осцилометричній методиці.

Вивчення кровотока дистальної частини пальця показує м'яку гипоксемию після 10 хвилин вимірювань, однак зменшення PО₂ стабілізується на прийнятному рівні, що дозволяє зробити висновок про можливість використання методу J.Penez при тривалих операціях / 42 /. Метод добре погодиться з прямими вимірами АТ і рекомендується при тривалих дослідженнях АТ / 51 /.

Непрямі методи виміру венозного тиску (ВТ) крові не виправдали себе через велику розбіжність отриманих даних з фактичною величиною тиску. Разом з тим, ряд методів виміру ВТ непрямим способом може бути використаний у лікарській практиці.

По методу Гертнера спостерігають за тильною поверхнею руки при її повільному піднятті і фіксують момент спадения вен. Відстань від максимальної крапки піднятої руки до передсердя відповідає величині венозного тиску. Метод неточний, однак підкуповує своєю простотою і приступністю.

Більш точний гідростатичний метод виміру ЦВТ, що полягає в переміщенні обстежуваного за допомогою поворотного столу з горизонтального положення у вертикальне і спостереженні за зміною характеру пульсацій у манжеті, накладеної навколо шиї. Величина падіння гідростатичного тиску відповідає величині ЦВТ і близька до даних прямих вимірювань.

F. Вurstin / 37/ запропонував використовувати флебограму яремної вени (югулярну флебограму) для оцінки систолічного тиску в легеневій артерії. Запис центрального венозного тиску виробляється за допомогою ємнісного датчика, розташованого в області вени. Паралельно реєструється ЕКГ, ФКГ і сфигмограма сонної артерії, необхідні для точної ідентифікації зубців флебограми. По номограмі, що враховує ЧСС і тривалість фази ізометричного розслаблення, обумовленої по флебограмі і ФКГ, розраховується рівень тиску в легеневій артерії. Кореляція з прямим методом виміру складає r = 0,94.

5.Апаратура контролю параметрів

тиску крові

Апаратура для виміру параметрів тиску крові входить до складу практично всіх сучасних багатоканальних моніторних систем (таблиця 1).

У таких системах прямому інвазивному виміру параметрів тиску крові може приділятися кілька вимірювальних каналів для визначення параметрів тиску в різних точках судинного русла і відображення криві тиски на графічному дисплеї монітора.

Апаратура неінвазивного виміру АТ також входить до складу моніторних систем, однак вона має більш широке клінічне застосування, тому монітори тиску, засновані на непрямих методах визначення параметрів АТ, випускаються у виді окремих приладів (таблиця 4) / 43 /.

Апаратура прямого інвазивного виміру тиску крові являє собою вимірювальний канал, що перетворить електричний сигнал катетерного датчика, пропорційний величині тиску крові, у цифрову форму для подальшої обробки в моніторі. Структурна схема каналу з використанням тензодатчика тиску показана на рис. 21 .

Рис. 21 - Структура тензометричного вимірювача тиску

Чутливий елемент датчика включений у вимірювальний міст 1, що живиться для зниження похибки вимірювань від джерела стабільного струму 2. Для посилення сигналу датчика до рівня, необхідного для використання повної шкали АЦП, служать каскади 3, 4, 5. Диференціальний підсилювач 3 з частотною корекцією для усунення перешкод, погодить міст 1 з наступними каскадами посилення. У підсилювачі 4 здійснюється установка нуля, необхідна при таруванні датчика.

Підсилювальний каскад 5 і мультиплексор 6 по сигналі керування від процесора монітора здійснюють цифрове регулювання посилення сигналу тиску для узгодження амплітуди сигналу з входом АЦП 7. Для зниження динамічної похибки вимірювань підсилювач 5 може бути охоплений частотно-залежним ланцюгом корекції.

Неінвазивні монітори параметрів АТ будуються з використанням осцилометричного чи аускультативного методу вимірювання, а іноді сполучають обидва методи (таблиця 4). Якщо апаратура входить до складу багатоканальної моніторної системи, то для підвищення точності вимірювань використовується канал ЕКГ, що дозволяє синхронізувати виявлювач пульсової хвилі монітора.

Таблиця 4 - Характеристики моніторів АТ.

Функціональна схема монітора АТ, що реалізує аускультативний і осцилометричний метод виміру, показана на мал. 22.

Аускультативний вимірювальний канал монітора містить диференціальний акустичний датчик, убудований у нижню частину плечовий оклюзивної манжетки 1, підсилювач різницевого акустичного сигналу 3 і фільтр тонів Короткова 5. Повітряна магістраль, з'єднана з манжеткою, включає компресор 16, що створює максимальний тиск у манжетці, звичайно обиране на 20...30 мм рт. ст. вище кінцевого систолічного тиску крові. Клапани, включені в магістраль, служать для швидкого скидання тиску (14), плавної декомпресії (15), запобігання магістралі від надлишкового тиску (17).

Осцилометричний канал включає датчик тиску 4 тензометричного типу, з'єднаний з манжеткою 1, що перетворить тиск у манжетці в електричний сигнал, посилюваний диференціальним каскадом 6. Постійна складова сигналу, пропорційна постійної складової тиску в манжетці, виділяється підсилювачем постійного струму з ФНЧ 7, виділення і посилення сигналу пульсацій тиску здійснюється за допомогою підсилювача з ФВЧ 8. Контролер 11, що включає процесор, ОЗУ, ПЗУ, з'єднаний з дисплеєм і здійснює керування елементами повітряної магістралі, а також мультиплексором 9 і АЦП 10.

Сполучення аускультативного й осцилометричного каналів дозволяє реалізувати гнучкі алгоритми визначення параметрів АТ - значень систолічного, діастолічн, середнього тиску, і тим самим підвищити точність вимірювань і їхню надійність.

Так, середнє АТ виміряється осцилометричним методом, навіть у тих випадках, коли звукові сигнали тонів дуже слабкі.

Монітори АТ мають автоматичний режим періодичних вимірювань з інтервалом часу від 1 до 60 хвилин, а також систему тривожної сигналізації при виході вимірюваних параметрів за встановлені границі. Технічні характеристики моніторів АТ, що випускаються в різних країнах, задовольняють вимогам стандартів (стандарт Британської асоціації гіпертонії, національний стандарт США для електронних сфігмоманометрів). Межі виміру тиски встановлюються найчастіше від 0 до 250 мм рт.ст. Точність відліку тиску визначається як ± 3 мм рт.ст.. Ця величина є інструментальною похибкою виміру тиску повітря в окклюзіонній манжетці. Оцінка похибки виміру параметрів АТ утруднена через відсутність адекватного метрологічного забезпечення.

Американський стандарт рекомендує порівняльну методику визначення похибки виміру АТ автоматизованими сфігмоманометрами. У стандарті враховано, що основна маса діагностичних даних по визначенню АТ отримане ручним аускультативнім способом.

Методика оцінки похибки включає одночасний вимір параметрів АТ за допомогою фонендоскопа і досліджуваного сфігмоманометра з використанням однієї оклюзивної манжетки / 48 /. Для зменшення похибки, зв'язаної із суб'єктивним сприйняттям спостерігачів тонів Н.С. Короткова, використовується фонендоскоп з розгалуженими слуховими трубками для одержання незалежних результатів двома спостерігачами. Середня величина результатів спостережень використовується при оцінці точності.

Рис 22 - Функціональна схема монітора АТ з використанням двох непрямих методів виміру

Відповідно до даної методики варто провести 3 вимірювання параметрів АТ протягом 30 хв. для кожного пацієнта. Кількість пацієнтів не повинна бути меншою від 85осіб. Стандарт регламентує, щоб середнє значення різниці величин АТ, визначеної по усіх вимірах за допомогою приладу і спостерігачами, не перевищувало ± 5 мм рт. ст.. Середньоквадратичне відхилення не повинне бути більш 8 мм рт.ст..

Неінвазивні монітори безупинного спостереження за параметрами АТ, з відображенням кривої зміни тиску на дисплеї, будуються по методу спостереження за поперечним розміром судини при пульсових коливаннях артеріальної стінки.

Функціональна схема монітора фірми Ohmeda, що реалізує даний метод, представлена на мал.23.

Пальцева оклюзивна манжетка 1 містить фотоплетизмографічний датчик, що включає випромінювач 2, що харчується від джерела 4, і фотоприймач 3, що дає сигнал, пропорційний величині діаметра пальцевої артерії. Повітряна магістраль приладу, зв'язана з манжеткою, включає компресор 11, клапан із пропорційним керуванням 9 і датчик тиску 10. У петлі електромеханічного зворотного зв'язку відбувається формування сигналу, пропорційного діаметру артерії, і напруги керуючого роботою клапана 9.

1 – Пальцева манжетка 8 - контроллер

2 – Випромінювач 9- електромагн

3 – Фотоприймач 10- датчик тиску

4 – Генератор 11 - компресор

5 – Диф. Підсилювач 12 - мікропроцесор

6- Підсилювач 13 - АЦП

7- Перемикач 14 - Дісплей

Рис 23 - Функціональна схема монітора АТ по методу спостереження за зміною тиску в манжетці

У результаті, при пульсації судини, зі збільшенням просвіту артерії тиск у манжетці зменшується, а при зменшенні - збільшується. Таким чином, підтримується номінальна величина просвіту артерії, що задається мікропроцесором 12.

Тиск повітря в манжетці відслідковує коливання АТ протягом серцевого циклу і після перетворення в електричний сигнал датчиком 10 надходить на АЦП 13 для обробки в мікропроцесорі по осцилометричній методиці.

На екран дисплея 14 виводяться крива тиску й обчислені значення параметрів АТ. У приладі передбачене періодичне калібрування по сигналу від мікропроцесора 12, подаваному на перемикач 7. При цьому зворотний зв'язок розмикається і під дією напруги калібрування здійснюється пошук розміру судини, при якому пульсації тиску досягають максимуму.

Для запобігання перекручувань фотоплетизмографічного сигналу палець з манжеткою при проведенні процедур зміни АТ необхідно надійно зафіксувати.

У моніторі АРМ 770 (Cortronic USA), побудованому по аналогічному принципі, використовується стандартна плечова манжетка з постійним низьким тиском близько 30 мм рт.ст. і система, що стежить, за розширенням судинної стінки з метою визначення параметрів АТ /42 /.

6.Клінічне значення параметрів тиску крові, серцевого викиду і їхніх похідних.

Роль величини АТ в периферичних судинах у клінічній практиці загальновідома. Висота АТ залежить, головним чином, від зміни серцевого об’єму, об’єму циркулюючої крові (ОЦК), периферичного опору (ОПСС), причому внесок кожного з перерахованих факторів у підтримці АТ приблизно однакове.

Самим динамічним гемодинамічним показником є периферичний опір. Якщо змінюється один фактор (наприклад, знижується ОЦК за рахунок крововтрати), то АТ здатне підтримуватися за рахунок компенсаторних змін інших факторів (збільшення серцевого викиду, ріст ОПСС). Якщо ж змінюються два фактори (наприклад, знижуються ОЦК і МОК), то підтримка адекватне АТ різко утрудняється і це погіршує прогноз.

Таким чином, для вибору правильної тактики лікування необхідно мати уявлення про те, які механізми підтримки АТ піддаються змінам первинно, а зрушення яких є компенсаторним. Тому поряд із клінічною оцінкою стану хворого дуже важливе значення в клінічній анестезіології і реаніматології має визначення З, МОК, ОПСС, СИ. Не стосуючись клінічних питань діагностики і лікування, розглянемо основні форми зміни АТ.

Серед гострих артеріальних гіпотензій у залежності від першопричини виділяють три типи; серцевий тип, судинний (колапс) і гіповолемічний.

1. Серцеві гипотензії можуть виникнути внаслідок інфаркту міокарда, серцевої астми, декомпенсації функцій серця, токсичних і інших ушкоджень міокарда. Гемодинамичні зміни: знижується переважно АТ, зменшується пульсове АТ, ЗІ знижений; МОК нормальний чи знижений, ОПСС підвищено, ЦВД підвищено.

2. Судинні гипотензії (колапс). Причиною може послужити глибокий наркоз, висока спинномозкова чи перидуральна анестезія, гострі отруєння снотворними, анестезіологічними й адренолітичними засобами, ганглиоблокаторами, надпочечникова недостатність, септичний шок. Знижується переважно діастолічн АТ й у меншому ступені систолічн, тому пульсове тиск збільшений. ЗІ спочатку збільшений (при легкої гіпотензії), надалі нормальний чи знижений (при різанням гіпотензії), МОК збільшений, нормальний чи знижений (якщо гіпотензия різання); ОПСС знижене; ЦВД нормальне чи знижене.

3. Гіповолемичні гіпотензії ( унаслідок крововтрати). На початку помірної крововтрати (до 10% ОЦК) ефект перерозподілу (централізації) кровотоку виражається нормальним чи злегка підвищеним систолічним АТ внаслідок підтримки венозного притоку (преднагрузки правого желудочка) за рахунок підвищення тонусу периферичних вен. З, МОК і ОПСС нормальні чи злегка підвищені.

При великій крововтраті механізми компенсації виявляються недостатніми для забезпечення достатнього припливу крові до серця. Тому знижуються систолічний АТ, З; діастолічний АТ залишається більш високим, чим у нормі, нормальним чи трохи знижується; ОПСС підвищується.

Надалі при виснаженні механізмів централізації кровообігу ще більше знижується приплив крові до серця, удруге знижується систолічний обєем, знижується АТ. Систолічн АТ знижується більш істотно, чим діастолічн АТ, тому зменшується пульсове АТ; знижується ЦВД.

Дуже важливо, приступаючи до лікування, оцінити, чи має місце гіповолемія. Одним з об'єктивних критеріїв цього є кінцевий діастолічн обєм (КДО) желудочка обумовлений методом эхокардіографії.

Відомо, що величина ударного оюєму багато в чому визначається КДО. залишившийся після систоли в желудочках обєм крові називається кінцевосистолічним обємом (КСО). Очевидно, що

З = КДО – КСО.

ЦВД при серйозної гіповолемії не може досить об'єктивно характеризувати ступінь гіповолемії.

Будь-яка терапія повинна бути спрямована на збільшення серцевого викиду при мінімальній роботі серця. При цьому робота серця по перекачуванню малого систолічного обєму проти високого тиску значно вище, ніж робота з перекачування великого систолічного обєму проти нормального тиску, тобто робота серця як “генератора потоку” менше роботи серця як “генератора тиску”. Тому при усіх видах гострого порушення кровообігу, що супроводжується підвищенням периферичного опору судин, серцевий насос працює в режимі “генератора тиску”.

Основна задача лікування - перевести роботу серця в режим “генератора потоку”.

Для досягнення цієї мети необхідно мати точний гемодинамічний портрет пацієнта, що в критичних станах досягається тільки катетеризацією центральної вени і порожнин серця.

7. Список використаної літератури

1. Кобалава Ж.Д., Терещенко С.Н., Калинкин А.Л. Добове мониторирование артеріального тиску: методичні аспекти і клінічне значення. М., 1997, 32 с.

2. Махнычев Л.С., Шульга В.Г. Деякі результати дослідження осцилляторного методу виміру артеріального тиску. /Тез. докл. IV Всесоюзн. семінару "Физич. методи і вопр. метрології биомедиц. вимірювань. М. -1976. -С. 94-97.

3. Разумов Н.П. Клінічне значення різниці показань осциллометрического, аускультаторного і сфигмоманометрических методів. //Клинич. мед. -1932. N13-16. -С. 564-569.

4. Рогоза А.Н., Никольский В.П., Ощепкова Е.В., Епифанова О.Н., Рунихина Н.К., Дмитрієв В.В. /Добове мониторирование артеріального тиску при гіпертонії (методичні питання). Надруковано за підтримкою фірми AND (Эй энд Ди), Японія.

5. Яроцкий А.И. Критичні обґрунтування методики визначення кров'яного тиску в клініці. //Клинич. медицина. -1932. N13-16. -С. 514-523.

6. Яроцкий А.И. Середній кров'яний тиск і значення його для клініки. //Клинич. медицина. -1937. N8. -С.919-930.